土木工程材料复习提纲

1、第一章 材料的基本性质第一节 材料的物理性质一、材料的密度、表观密度与堆积密度1、密度 测试方法：用李氏瓶进行测试。2、表观密度 3、堆积密度二、材料的孔隙率与空隙率1、孔隙率（与表观密度对应）2、空隙率（与堆积密度对应）三、材料与水有关的性质1、亲水性与憎水性当润湿边角90，亲水性。当润湿边角90，憎水性。2、吸水性与吸湿性1）吸水性重量吸水率（Wm）： 体积吸水率（Wv）： 2）吸湿性 3、材料的耐水性4、抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质，以渗透系数表示。5、抗冻性定义：材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，以抗冻标号表示。四、热工性质材料的导热系

2、数愈小，表示其绝热性能愈好，工程中通常把0.23的材料称为绝热材料。第二节 材料的力学性质一、材料的强度根据外力的作用方式，强度分为抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度。二、弹性与塑性弹性：材料受力后会产生变形，当外力卸除后变形能完全恢复的性质。塑性：外力卸除后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。三、脆性与韧性脆性：材料破坏时无明显塑性变形的性质。韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，不发生破坏的性质。第三节 材料的耐久性定义：材料在使用过程中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性能而不破坏、不变质的能力。第二章 无机气硬性胶凝材料什么是气硬性胶凝材料？第一节 石膏一、石膏生产简介

3、 (-半水石膏，建筑石膏) (半水石膏，高强石膏) （II型硬石膏，死烧石膏，失去凝结硬化能力。死烧石膏加入适量激发剂磨细后又能凝结硬化，称为无水石膏水泥）二、建筑石膏的凝结硬化凝结硬化的机理：溶解析晶三、建筑石膏的特性1、凝结硬化快2、硬化时体积略有膨胀（唯一的）3、硬化后孔隙率大，表观密度和强度较低4、隔热、吸音性能好5、防火性能好6、具有一定的调温调湿性（呼吸作用）7、耐水性与抗冻性差8、加工性能好四、石膏的技术性质书P45页表3-1。第二节 石灰一、石灰生产简介 （CaO：生石灰）根据生石灰中MgO含量的多少，生石灰分为钙质石灰和镁质石灰。MgO5，钙质石灰，MgO >5，镁质石

4、灰。二、石灰的水化与硬化1、石灰的水化 欠火石灰：石灰石（CaCO3）未完全分解，降低了石灰的利用率。过火石灰：内部结构致密，熟化缓慢。当石灰浆中含有这类过火石灰时，它将在石灰浆硬化后才发生水化作用，此时产生膨胀，引起局部隆起和开裂。 如何消除过火石灰的危害？石灰在使用之前应在储灰坑中陈伏14天以上。2、石灰的硬化硬化机理：结晶、碳化三、石灰的特性1、生石灰熟化时水化热大，体积增大2、硬化缓慢3、硬化后体积收缩大4、硬化后强度低5、耐水性差6、可塑性与保水性好四、石灰的技术性质详见书中P48页表3-2、表3-3、表3-4。第三节 水玻璃一、生产二氧化硅(SiO2)与氧化钠(Na2O)的摩尔数的

5、比值n，称为水玻璃的模数。二、水玻璃的硬化（硅酸凝胶）为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出，其掺量一般为1215。三、水玻璃的特性与应用注意：水玻璃不能用来涂刷或浸渍石膏制品，因为硅酸钠会与硫酸钙反映生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀，从而导致制品的破坏。第三章 水泥什么是水硬性胶凝材料？ 硅酸盐水泥 性质相近 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 性质相近 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 第一节 硅酸盐水泥的生产及矿物组成硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料+ 05混合材料+石膏一、硅酸盐水泥的生产两磨一烧，加点石膏。 水泥生产加入

6、石膏是为了调节水泥的凝结硬化速度。二、水泥熟料的矿物组成硅酸三钙：；硅酸二钙： 铝酸三钙：； 铁铝酸四钙：第二节 硅酸盐水泥的水化及凝结硬化一、硅酸盐水泥的水化水化方程式见书P52页。水泥水化后的水化产物主要为：C-S-H，CFH，C3AH6，AFt，AFm，CH。四种熟料矿物的水化特性各不相同，对水泥的性质也产生不同的影响。名称C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度快慢最快快28d水化热多少最多中强度高早期低，后期高低低 二、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥凝结硬化的过程：a、初步反应期：水泥初始溶解，与水强烈反应。b、潜伏期：水化产物来不及扩散，在水泥颗粒表面形成包裹膜并不断增厚。c、凝结期：包裹

7、膜破裂，水化加速，水化产物伸展、粘结，失去可塑性，浆体凝结。d、硬化期：凝胶体进一步填充水泥颗粒之间的空隙（毛细孔），晶体长大、共生，浆体产生强度，开始硬化。硬化水泥石的组成：未水化的水泥颗粒，水泥水化产物（凝胶体与晶体），水（自由水与吸附水），孔隙（毛细孔）三、影响水泥凝结硬化的因素1、熟料矿物的组成；2、细度；3、用水量（水灰比）；4、温度与湿度；5、石膏掺量第三节 硅酸盐水泥的技术性质一、细度细度：水化速率，水化热，强度，能耗，收缩国标规定硅酸盐水泥细度用比表面积法检测，其它品种水泥用筛析法检测。二、凝结时间规范规定：硅酸盐水泥的初凝时间45min，终凝时间6.5h。凝结时间的工程意义。

8、三、体积安定性定义：水泥石在硬化过程中体积变化的均匀性。如果水泥在硬化过程中产生不均匀变形，则会使构件产生膨胀性开裂，即为体积安定性不良。引起体积安定性不良的原因：fCaO过量，fMgO过量，石膏过量。体积安定性的检测：雷氏夹法、试饼法。四、强度水泥强度等级的确定。（参考课件中的例题及试验报告）五、碱含量若水泥中碱含量过高，而配制砼时又使用了碱活性骨料，则会发生碱骨料反应，导致砼开裂。六、水化热上述各指标决定着水泥品质的划分，规范规定：不合格品：a、终凝时间不合格，b、细度不合格，c、强度低于商品等级规定的指标废品：a、初凝时间不合格，b、安定性不合格（即fCaO），c、fMgO含量超标，d、

9、SO3含量超标，e、强度低于最低强度等级规定的指标。不合格品可用于次要工程。废品严禁用于土木工程中。第四节 水泥石的腐蚀与防止一、软水侵蚀（溶出性侵蚀）二、盐类腐蚀1、硫酸盐腐蚀2、镁盐破坏三、酸腐蚀1、碳酸腐蚀2、一般酸的腐蚀四、强碱的腐蚀水泥石腐蚀的内因：水泥石中存在有引起腐蚀的成分Ca（OH）2和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，有许多毛细孔通道，导致侵蚀性物质可以进入；水泥石腐蚀的外因：外界有腐蚀性物质存在。五、腐蚀的防治（1）根据侵蚀环境的特点，合理选用水泥品种。（2）提高水泥石的密实程度。（3）加做保护层。第五节 硅酸盐水泥的应用与存放一、硅酸盐水泥的性质与应用早期及后期强度均高、抗冻

10、性好、耐腐蚀性差、水化热高、抗碳化性好、耐热性差、耐磨性好第六节 掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料1、非活性混合材料；2、活性混合材料： 能激发混合材潜在活性的物质称为激发剂，氢氧化钙称为碱性激发剂，石膏称为硫酸盐激发剂。二、普通硅酸盐水泥其应用与硅酸盐水泥基本相同。三、掺大量混合材水泥1、定义矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥2、掺大量混合材水泥的水化二次水化：掺大量混合材水泥早期强度低（7d以前），而在后期（28d以后），随着活性混合材活性的发挥，水泥石强度不断增长，最后可以赶上同强度等级的普通水泥的强度。3、掺大量混合材水泥的性质及其应用第七节 水泥的选用品种硅酸盐水泥普通水泥

11、矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥凝结硬化快较快慢慢慢与所掺入的混合材的种类、数量及比例有关强度高较高早期低，后期增长较快早期低，后期增长较快早期低，后期增长较快水化热大较大较低较低较低抗冻性好较好差差差耐磨性好较好差差差干缩小较小大大较小耐腐蚀性差较差较好较好较好耐热性差较差好较好较好泌水性较小较小大小较小抗渗性较好较好差较好具体选用见书中表3-11。第四章 水泥砼第一节 概述一、砼的定义二、砼的分类三、砼的特点砼的基本要求：与设计相符合的强度；与施工相适应的和易性与环境相适应的耐久性；在保证上述三项要求前提下的经济性 第二节 普通砼的组成材料一、砼中各组成材料的作用砂、石起骨架作用；水泥

12、与水形成水泥浆，水泥浆包裹骨料表面并填充其空隙。a、在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工；b、水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。外加剂和掺合料主要是改善砼的某些特性。二、砼组成材料的技术要求1、水泥2、细骨料（1）有害杂质硫化物与硫酸盐：会与固态水化铝酸钙反应生成钙矾石，导致砼产生膨胀性裂缝；泥土：影响骨料与水泥的粘结，增大需水量，使砼强度降低；cl：使钢筋生锈；有机物：延缓水泥的凝结硬化，导致砼早期强度降低；云母片：影响骨料与水泥的粘结，在砼内形成薄弱环节；活性二氧化硅：发生碱骨料反应，导致砼产生膨胀性裂缝。（2）颗粒形状及表面特征细骨料的颗粒形状与表面特征

13、会影响其与水泥的粘结及砼拌合物的流动性。用山砂配制的砼强度高，但流动性差；用河砂与海砂配制的砼强度低，但流动性好。（3）颗粒级配及粗细程度颗粒级配：指骨料中不同粒径颗粒的分布情况。骨料的粗细程度指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。砂的颗粒级配和粗细程度常用筛分析方法测定。细度模数（4）砂的坚固性3、粗骨料（1）有害杂质掌握碱骨料反应及产生碱骨料反应的条件：水泥中的碱含量>0.6；骨料中有活性SiO2成分；有水存在。（2）颗粒形状及表面特征碎石配制的砼强度高，但流动性差；卵石配制的砼强度较低，但流动性好。粗骨料的颗粒形状还有属于针状和片状的。（3）最大粒径及颗粒级配（4）强度 压碎指标

14、：表示石子抵抗压碎的能力，以间接推测骨料的强度。（5）坚固性 与细骨料相似。（6）骨料的含水状态 干燥状态、气干状态、饱和面干状态、湿润状态砂的容胀：气干状态的砂随着其含水率的增大，砂的颗粒表面形成一层吸附水膜，推挤砂粒分开而引起砂体积增大，这种现象称为容胀。4、水5、砼外加剂减水剂作用机理：吸附分散 润滑湿润减水剂的作用效果：保持水灰比不变，增加砼流动性；保持流动性不变，减少用水量，提高砼强度；改善砼孔结构，提高密实性，增加耐久性；保持强度和流动性不变，可减少水泥和水的用量，从而节约水泥。6、矿物掺合料主要有粉煤灰、矿渣和硅灰。粉煤灰的三大效应：活性效应、形态效应微骨料效应第三节 普通砼的主

15、要技术性质一、和易性1、定义和易性：流动性、粘聚性、保水性。矛盾的统一2、和易性的测定和易性的主要测试方法有坍落度法和维勃稠度法。3、流动性的选择砼拌合物的坍落度要根据构件截面的大小、钢筋的疏密和捣实方法来确定。具体可见书中表4-19。4、影响和易性的主要因素（1）水泥浆的数量（2）水泥浆的稠度（W/C）恒定用水量法则（3）砂率合理砂率：见书P105页图4-11、4-12（4）水泥品种和骨料的性质（5）外加剂（6）时间和温度随着时间的增加，砼拌合物的坍落度逐渐降低，称为坍落度的经时损失。5、改善和易性的措施a、通过试验、采用最佳砂率；b、改善砂、石级配；c、在可能的条件下，尽可能采用较粗的砂、

16、石；d、当砼拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥浆；e、当砼坍落度太小时，保持砂率不变，适当增加砂、石；f、有条件时尽量使用外加剂减水剂、引气剂。二、强度1、砼受压破坏过程四个阶段砼在外力作用下的变形和破坏过程，就是内部裂缝的发生和扩展的过程。2、立方体抗压强度（1）立方体抗压强度的测定见书P110页影响砼强度测定值的因素：试件尺寸抗压强度换算系数试件边长（mm）抗压强度换算系数1000.951501.002001.05加荷速度（2）砼强度等级见书P112页（3）轴心抗压强度试验表明：在立方抗压强度fcu=1055MPa的范围内，轴心抗压强度fcp与fcu之比约为0.700.80。

17、 3、抗拉强度一般砼的抗拉强度仅为其抗压强度的1/101/20，砼强度等级越高，该比值有所降低。 试验方法：劈拉法4、抗折强度JTJ 012-94公路水泥砼路面设计规范规定：砼的设计强度以龄期为28天的弯拉强度为标准。5、影响砼强度的因素（1）水灰比和水泥强度等级鲍罗米公式： （2）养护的温度和湿度（3）龄期在标准养护条件下，砼强度的发展，大致与其龄期的常用对数成正比关系（龄期不小于3d）。 用于对砼后期强度进行推算。三、砼的变形性能（体积稳定性）1、化学收缩2、干湿变形3、温度变形4、荷载作用下的变形（1）短期荷载作用下的变形弹性模量的确定（2）长期荷载作用下的变形徐变定义：砼在长期荷载作用

18、下，沿作用力方向的变形会随时间不断增长，这种随时间而发展的变形性质称为徐变。徐变产生原因：书P121页 影响砼徐变的因素：水灰比、水泥用量、骨料的性质、荷载砼徐变对钢筋砼构件产生的影响：消除钢筋砼内的应力集中、消除一部分由于温度变形产生的破坏应力、使预应力受到损失。四、砼的耐久性1、定义砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持砼结构的安全、正常使用的能力称为砼的耐久性。2、抗渗性3、抗冻性4、砼的碳化5、提高砼耐久性的措施a、合理选择水泥品种。b、选用质量良好，技术条件合格的砂石骨料。c、控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证砼密实度的重要措施，是提高砼耐久性的关键。d

19、、掺入外加剂（减水剂或引气剂）和矿物掺合料，改善砼的孔结构，对提高砼的抗渗性和抗冻性有良好作用。e、改善施工操作，保证施工质量。第四节 普通砼的质量控制一、砼质量波动的原因1、原材料的质量波动2、施工引起的砼质量波动3、试验条件变化引起的砼质量波动二、砼质量评定的数理统计方法1、砼强度平均值（）2、强度标准差（）3、强度保证率（P）4、砼配制强度（）第五节 普通砼配合比设计一、配合比设计的基本要求和易性、强度、耐久性、经济性二、配合比设计的三个基本参数砂率Sp、水灰比W/C、单位用水量W三、设计步骤1、初步配合比设计2、配合比调整和易性调整：基准配合比强度调整：实验室配合比考虑现场砂石含水：施

20、工配合比第五章 砂浆第一节 概述一、定义及用途建筑砂浆：无粗骨料砼。二、砂浆的分类三、砂浆的组成材料1、胶凝材料水泥、石灰、石膏均可作为砂浆的胶凝材料。2、细骨料细骨料的选用，原则上应采用符合砼用砂技术标准的砂子。主要注意砂的粒径的限制。3、掺合料和外加剂四、砂浆的基本性能1、新拌砂浆的和易性砂浆的和易性只包括流动性和保水性，不含粘聚性。（1）流动性：又称稠度，用砂浆稠度仪测定，以沉入量（mm）表示。（2）保水性：新拌砂浆保持水分的能力。以分层度表示，用砂浆分层度测量仪测定。2、硬化砂浆的性能（1）强度砂浆强度除受本身组成材料及配比的影响外，还与基层材料吸水性能有关。a、不吸水基层（如致密的石

21、材） b、吸水基层（如普通粘土砖）当基层吸水后，砂浆中保留水分的多少就取决于其本身的保水性，而与加入的拌合水量无关。 第六章 砌筑材料第一节 砖一、砖的分类按生产工艺：烧结砖、免烧砖。 按形式分：实心砖、多孔砖、空心砖二、烧结普通砖1、生产生产工艺：欠火砖和过火砖。青砖和红砖2、主要技术性质（书P171页。）外形尺寸及外观质量尺寸：240×115×53考虑10mm厚的砌筑灰缝，则4块砖长、8块砖宽或16块砖厚均为1m，1m3砌体需要砖512块。（4×8×16）强度等级抗风化性能泛霜石灰爆裂三、烧结多孔砖和烧结空心砖1、定义烧结多孔砖：主要原料与烧结粘土砖

22、相同，但为大面有孔洞的砖，孔的尺寸小而数量多，其孔洞率不小于15，用于承重部位。烧结空心砖：主要原料与烧结粘土砖相同，孔的尺寸大而数量少，其孔洞率不小于35，用于非承重部位。2、特点节约资源、可减轻自重、改善墙体的热工性能3、应用烧结多孔砖强度较高，主要用于砌筑六层以下的承重墙体。空心砖自重轻、强度较低，多用作非承重墙，如多层建筑的内隔墙或框架结构的填充墙。四、蒸压灰砂砖具体性能可参见蒸压灰砂砖（GB 119451999）第七章 钢材第一节 钢的分类钢的主要成分是Fe和C，含碳量小于2.06的铁碳合金称为钢，大于2.06的铁碳合金称为生铁。一、按化学成分分类1、碳素钢；2、合金钢二、按品质（杂

23、质含量）分类三、按冶炼时脱氧程度分类沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、特殊镇静钢第二节 钢材的主要性能一、力学性能1、抗拉性能强度：屈服强度是结构设计取值的依据、硬钢屈服强度的确定、强屈比的工程意义。塑性：伸长率的计算及工程意义。2、冲击韧性钢材的冷脆及脆性临界温度的概念。3、硬度4、疲劳疲劳破坏的定义及原因。 二、工艺性能1、冷弯性能钢材冷弯时的弯曲角度越大，弯心直径越小，则表示冷弯性能越好。2、焊接性能第三节 钢材的组织、化学成分及其对钢材性能的影响一、钢材的基本组织主要有铁素体、渗碳体和珠光体。二、钢材的化学成分碳（C）：在C0.8时，C：强度、硬度，塑性、韧性、可焊性，冷脆性和时效敏感性，抗大

24、气锈蚀性（时效敏感性指时效前后冲击韧性的变化率，时效敏感性越大，则时效前后冲击韧性的降低就越显著）硅（Si）：在Si1，Si：可提高强度，且基本不降低塑性、韧性（有益元素）锰（Mn）：脱氧去硫作用，消除硫所引起的热脆性，同时提高钢材的强度（有益元素）硫（S）：有害元素，S含量过多会导致钢材产生热脆现象，使可焊性、冲击韧性等降低，一般建筑用钢要求S含量0.045（有害元素）磷（P）：有害元素，P：强度，塑性、韧性降低，P含量过多会导致钢材产生冷脆现象，一般建筑用钢要求P含量0.045（有害元素）第四节 钢材的强化与加工一、冷加工强化及时效强化1、冷拉2、冷拨3、时效时效处理方法有两种：自然时效、

25、人工时效。时效敏感性：指时效前后冲击韧性的变化率，时效敏感性越大，则时效前后冲击韧性的降低就越显著。二、热处理热处理包括淬火、回火、退火和正火。第五节 钢材的品种与选用一、建筑常用钢种1、碳素结构钢碳素结构钢的牌号：由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成，按屈服点大小分5个牌号。随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差；同一牌号内质量等级越高，钢材的质量越好。2、低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号的表示方法为：屈服强度 质量等级 。以屈服强度划分成五个等级：295、Q345、Q390、Q420、Q460；质量按S、P等杂

26、质的含量分为五个等级：E、D、C、B、A。低合金钢具有强度高，塑性和低温冲击韧性好、耐锈蚀等特点。二、钢筋砼结构用钢钢筋砼结构用钢，包括有热轧钢筋、冷轧扭钢筋和冷轧带肋钢筋、预应力砼用钢丝和钢绞线。1、热轧钢筋钢筋级别强度等级代号外形钢种用途I（）HPB235光圆低碳钢（Q235）小型钢筋砼结构的受力钢筋及各种钢筋砼结构种的构造钢筋。II（）HRB335月牙肋低合金钢使用最为广泛，可作大中型钢筋砼结构的受力钢筋。III（）HRB400IVHRB5002、冷轧带肋钢筋三、钢结构用钢1、热轧型钢2、冷弯薄壁型钢3、钢板和压型钢板第八章 沥青与沥青混合料第一节 沥青材料一、沥青的分类与与基本组成结构1、沥青的分类2、沥青的基本组成结构石油沥青各组分性状名称外观特性含量（）平均分子量密度（g/cm3）作用油分淡黄色至红褐色透明液体456